基于FPGA的CAN-USB数据交互系统设计
发布时间：2021-11-07 20:44
电子计算机断层扫描设备,即CT,是当前探测人体疾病的医疗诊断手段之一。CT机内部的工作环境复杂,且要求保证绝对的安全稳定,为了使各个功能单元进行协同工作,通常选用FPGA作为电子系统的控制器。CAN总线由于安全,稳定,可抑制电磁干扰的特性,成为了CT中所采用的通信总线。在CT设计的过程中,出于调试需要,各个核心功能单元的控制参数需要经常通过CAN总线进行调整。若每次调整都修改FPGA代码中CAN总线节点配置报文,而后重新烧录FPGA,则调试效率极低。故针对于工程的实际需要,本文设计了一种基于FPGA的CAN-USB数据交互系统,可以快速高效的调整功能单元参数,提高CT的调试效率。本文的主要研究工作如下:一、基于FPGA设计了CAN总线控制器。本文参考前人对CAN总线控制器功能的解析,采用新型的结构和设计方式,对其进行了大量改进,并成功在FPGA上将新型CAN总线控制器实现,减少了FPGA资源的占用,增强了通信性能。二、基于选用的USB总线控制器进行了固件设计,和FPGA侧控制逻辑设计。本文在USB设计中选用了了Cypress公司的USB控制器CY7C68013,并在Cypress公司提...
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 .论文的研究背景与意义
1.2 .国内外研究现状
1.2.1 .CAN总线的研究现状
1.2.2 .USB总线的研究现状
1.2.3 .CAN-USB数据交互系统的研究现状
1.3 .论文的主要内容
1.3.1 .CAN-USB数据交互系统的组成
1.3.2 .论文结构
第2章 CAN总线和USB总线的特性分析
2.1 .CAN通信协议介绍
2.1.1 .CAN总线物理层介绍
2.1.2 .CAN总线协议层介绍
2.2 .CAN总线控制器的组成
2.3 .USB通信协议介绍
2.3.1 .USB总线物理层介绍
2.3.2 .USB总线协议层介绍
2.4 .USB总线控制器CY7C68013 介绍
第3章 基于FPGA的 CAN总线控制器设计与测试
3.1 .CAN总线控制器各模块的设计
3.1.1 .寄存器处理模块设计
3.1.2 .位时序逻辑控制模块的设计
3.1.3 .位流处理器逻辑控制模块的设计
3.2 .CAN总线控制器的新型设计
3.2.1 .CAN总线控制器结构的设计
3.2.2 .CAN总线控制器的控制逻辑设计
3.3 .测试分析
3.3.1 .FPGA的占用资源比较
3.3.2 .CAN总线控制器性能比较
第4章 基于FPGA与 CY7C68013的USB控制逻辑的设计
4.1 .基于CY7C68013 的固件设计
4.1.1 .CY7C68013 配置的接口函数说明
4.1.2 .CY7C68013 配置的寄存器说明
4.1.3 .CY7C68013 的固件程序设计
4.2 .CY7C68013 控制逻辑设计
4.3 .测试分析
4.3.1 .CY7C68013 固件烧录的测试
4.3.2 .FPGA对 USB总线控制逻辑的测试
第5章 基于FPGA的 CAN-USB数据交互模块与系统集成测试
5.1 .硬件电路设计
5.2 .CAN-USB数据交互模块设计
5.2.1 .CAN交互单元
5.2.2 .USB交互单元
5.2.3 .CAN-USB数据交互模块设计
5.2.4 .CAN-USB数据交互模块纠错机制
5.2.5 .系统集成测试分析
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]USB接口高速数据传输技术研究[J]. 范晓光,赵晶,李小平,梁影. 军民两用技术与产品. 2019(03)
[2]基于MK60DN512ZVLQ10纯电动汽车BMS上位机模块设计与实现[J]. 汪阳雄,张向文. 计算机工程与应用. 2018(07)
[3]预装式变电站在线监测系统柜内通信系统分析[J]. 蒋珀,陈海昆,戴云霞,李峰,林坚,徐建国. 电子技术与软件工程. 2016(09)
[4]基于USB3.0的高速数据传输电路的设计[J]. 程龙,李锦明,杜东海,张少华. 计算机测量与控制. 2015(02)
[5]USB3.0协议分析与框架设计[J]. 索晓杰,翟正军,姜红梅. 计算机测量与控制. 2012(08)
[6]SIEMENS SOMATOM EMOTION 16排CT STOP REPORT回路故障分析[J]. 谢峻. 医疗卫生装备. 2011(06)
[7]CAN总线在石化仪表通讯改造中的应用[J]. 陈海军. 甘肃科技. 2010(13)
[8]浅谈公共计算机机房USB存储设备禁用的方法[J]. 吴涛. 广西轻工业. 2009(05)
[9]USB2.0控制器CY7C68013与FPGA接口的Verilog HDL实现[J]. 谭安菊,龚彬. 电子工程师. 2007(07)
[10]USB2.0接口芯片CY7C68013的固件程序开发[J]. 苟新运,张禹,季仲梅. 微计算机信息. 2005(04)
硕士论文
[1]提花小圆机控制系统的研究与设计[D]. 高术森.西安工程大学 2018
[2]CAN总线数据记录仪软件设计与实现[D]. 简兰懿.电子科技大学 2018
[3]基于多电机协同的某模拟平台智能控制技术研究[D]. 陈斌.南京理工大学 2018
[4]基于STM32的CAN总线通信节点设计[D]. 殷广辉.吉林大学 2017
[5]基于FPGA的CAN IP软核设计[D]. 田雪松.吉林大学 2017
[6]基于CAN总线的圆网印花系统数据通信与处理电路设计[D]. 尤程瑶.东华大学 2017
[7]基于优化扩展卡尔曼滤波的SOC估算研究及应用[D]. 李鲍.武汉理工大学 2017
[8]Lamb波结构健康监测集成化系统研究与验证[D]. 王培伦.南京邮电大学 2016
[9]基于总线技术的机动车辆电控装置的集成优化[D]. 陈岚.南昌大学 2016
[10]基于CAN总线的智能车辆数据采集与处理[D]. 王荣.重庆交通大学 2016
本文编号：3482379
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 .论文的研究背景与意义
1.2 .国内外研究现状
1.2.1 .CAN总线的研究现状
1.2.2 .USB总线的研究现状
1.2.3 .CAN-USB数据交互系统的研究现状
1.3 .论文的主要内容
1.3.1 .CAN-USB数据交互系统的组成
1.3.2 .论文结构
第2章 CAN总线和USB总线的特性分析
2.1 .CAN通信协议介绍
2.1.1 .CAN总线物理层介绍
2.1.2 .CAN总线协议层介绍
2.2 .CAN总线控制器的组成
2.3 .USB通信协议介绍
2.3.1 .USB总线物理层介绍
2.3.2 .USB总线协议层介绍
2.4 .USB总线控制器CY7C68013 介绍
第3章 基于FPGA的 CAN总线控制器设计与测试
3.1 .CAN总线控制器各模块的设计
3.1.1 .寄存器处理模块设计
3.1.2 .位时序逻辑控制模块的设计
3.1.3 .位流处理器逻辑控制模块的设计
3.2 .CAN总线控制器的新型设计
3.2.1 .CAN总线控制器结构的设计
3.2.2 .CAN总线控制器的控制逻辑设计
3.3 .测试分析
3.3.1 .FPGA的占用资源比较
3.3.2 .CAN总线控制器性能比较
第4章 基于FPGA与 CY7C68013的USB控制逻辑的设计
4.1 .基于CY7C68013 的固件设计
4.1.1 .CY7C68013 配置的接口函数说明
4.1.2 .CY7C68013 配置的寄存器说明
4.1.3 .CY7C68013 的固件程序设计
4.2 .CY7C68013 控制逻辑设计
4.3 .测试分析
4.3.1 .CY7C68013 固件烧录的测试
4.3.2 .FPGA对 USB总线控制逻辑的测试
第5章 基于FPGA的 CAN-USB数据交互模块与系统集成测试
5.1 .硬件电路设计
5.2 .CAN-USB数据交互模块设计
5.2.1 .CAN交互单元
5.2.2 .USB交互单元
5.2.3 .CAN-USB数据交互模块设计
5.2.4 .CAN-USB数据交互模块纠错机制
5.2.5 .系统集成测试分析
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]USB接口高速数据传输技术研究[J]. 范晓光,赵晶,李小平,梁影. 军民两用技术与产品. 2019(03)
[2]基于MK60DN512ZVLQ10纯电动汽车BMS上位机模块设计与实现[J]. 汪阳雄,张向文. 计算机工程与应用. 2018(07)
[3]预装式变电站在线监测系统柜内通信系统分析[J]. 蒋珀,陈海昆,戴云霞,李峰,林坚,徐建国. 电子技术与软件工程. 2016(09)
[4]基于USB3.0的高速数据传输电路的设计[J]. 程龙,李锦明,杜东海,张少华. 计算机测量与控制. 2015(02)
[5]USB3.0协议分析与框架设计[J]. 索晓杰,翟正军,姜红梅. 计算机测量与控制. 2012(08)
[6]SIEMENS SOMATOM EMOTION 16排CT STOP REPORT回路故障分析[J]. 谢峻. 医疗卫生装备. 2011(06)
[7]CAN总线在石化仪表通讯改造中的应用[J]. 陈海军. 甘肃科技. 2010(13)
[8]浅谈公共计算机机房USB存储设备禁用的方法[J]. 吴涛. 广西轻工业. 2009(05)
[9]USB2.0控制器CY7C68013与FPGA接口的Verilog HDL实现[J]. 谭安菊,龚彬. 电子工程师. 2007(07)
[10]USB2.0接口芯片CY7C68013的固件程序开发[J]. 苟新运,张禹,季仲梅. 微计算机信息. 2005(04)
硕士论文
[1]提花小圆机控制系统的研究与设计[D]. 高术森.西安工程大学 2018
[2]CAN总线数据记录仪软件设计与实现[D]. 简兰懿.电子科技大学 2018
[3]基于多电机协同的某模拟平台智能控制技术研究[D]. 陈斌.南京理工大学 2018
[4]基于STM32的CAN总线通信节点设计[D]. 殷广辉.吉林大学 2017
[5]基于FPGA的CAN IP软核设计[D]. 田雪松.吉林大学 2017
[6]基于CAN总线的圆网印花系统数据通信与处理电路设计[D]. 尤程瑶.东华大学 2017
[7]基于优化扩展卡尔曼滤波的SOC估算研究及应用[D]. 李鲍.武汉理工大学 2017
[8]Lamb波结构健康监测集成化系统研究与验证[D]. 王培伦.南京邮电大学 2016
[9]基于总线技术的机动车辆电控装置的集成优化[D]. 陈岚.南昌大学 2016
[10]基于CAN总线的智能车辆数据采集与处理[D]. 王荣.重庆交通大学 2016
本文编号：3482379
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